第五章高频端噪音的性质.docVIP

第五章 高频端噪音的性质和 野外接收中加以克服的方法 前面一章谈的是高频信号的能量及可记录性问题，然而我认为重要的问题还不仅在能量方面，而是在信噪比方面。 野外记录中的高频噪音的危害往往被人们所忽视。尤其是近年来在多次覆盖的大排列上，由于电缆很长、道数多、组合检波器数量更多，因而在野外施工中无论是埋置条件以及工地警戒情况都远不如60年代仔细了。人们总以为高分辩率勘探只要“四小、两高、两绝招”就能解决问题（即：小道距、小组距、小药量、小井深；高频检波器（包括涡流检波器）及高采样率；两绝招是把检波器埋到炮井里和可控震源的非线性扫描）。实际上，光有这些还是远远不够的，如果野外施工中高频分量中以噪音为主，那么，回室内后很难处理出能用的高分辨率的剖面来。 大家知道，地表附近的吸收作用非常强。因此只有低频的干扰波可以传播得很远（如折射波及面波）。而高频的干扰波肯定走不远就衰减掉了。例如一个100Hz的高频干扰波，在地在以柱面流扩散，假设地表速度v为600m/s，Q=4.55，则行走6Om之后，振幅要下降100多倍。所以我们野外记录上的高频干扰噪音只能是来自检波器的周围，离检波器不远的地方。 野外高频噪音的来源主要有两个：一是刮风微震；二是检波器松动。刮风微震在放炮初至区前面就会有所表现，而检波器松动却往往在初至到达以后，随着每个强波的到达不断地发生不规则的振荡。这往往发生在冬季施工的冻土上施工，有的发生在尾锥丝扣松动的情况。检波器的电缆辫子的晃动也可能会造成某种高频噪音。 图50是大庆油田雇外国公司所作的一张高分辨率地震野外单炮井炮记录。这是室内纯波显示（不加滤波）。粗看这张记录好像不错，但是细看时可以发现：从3s开始，肉眼就能看到在低频波的背景上有一种极高频率的寄生振荡现象。这就是刮风造成，其频率在80—150Hz。到4s后高频干扰就更明显其强度已经达到低频有效波的十分之一！此记录下方10个道上有5OHz工业干扰姑且不论。 这些高频干扰实际上还可以从记录头部初至区前看得更清楚，如圆圈中所标出。其中A、C、F处还有突然的尖锐起跳。B及E处有低频干扰，主频在lO—15Hz，这大概是警戒不好的回车辆或人动所致。 低频干扰造成的后果倒不会很严重，可以在水平叠加中加以弥补。但是高频干扰就是一种严重的问题。因为如前面两章所指出：高频信号经过地层吸收衰减后，本来已经相当微弱，很容易淹没在这种高频干扰的海洋之中，使高频信号在处理中无法再恢复。 图51是同一条测线相邻的？一张没有放响的“空炮”记录（雷管没有爆炸），也是用纯波显示。此图上根本就没有反射波，干扰背景就一览无遗了。这张记录里各种频率成分都有，但主要的是80—180Hz致命的高频强干扰。 我们用椭圆形框分别指出。可以看到：这些干扰才是我们高分辨率勘探的大敌。我们又在高分辨率队的野外记录中任选三炮记录（图52），在室内用频率扫描作一次全面检验，情况如下。 图52（a）是剖面上有代表性的三张野外纯波单炮记录。这样的记录一般认为是野外生产的合格品，但隐伏着高频干扰。初至前区和记录中都存在着高频干扰。左方1641炮点记录上，高频F扰是很严重的。从初至区前的未加压制的道上也可以看得很清楚。右方1583炮点上，情况相微好些，但是从初至前的高频干扰来看，实际上必然会使后面的高频信噪比降低。这两炮记录面貌的不同是由激发频谱的改变所造成（激发岩性不同或者井深有差别）。图52（b）是相应的这三炮经50—75Hz窄频滤波的结果。情况尚属正常，反射波可以清楚地追踪到 1.3s。图52（c）是80—120Hz的频率扫描试验，反射波的品质就很差了，只能追踪到0.7s左右。中深层反射淹没在高频干扰背景之中。（该工区的目的层在1.0—1.5s之间）。图52（d）是120—180Hz频率扫描结果，它基本上看不到反射波了。由此可以看出8OHz以上的高频信号在野外就没有以足够的信噪比记录下来。可惜我们野外采集人员往往看不到这种分频扫描的结果，他们手里拿的野外单炮监视记录（如图50）往往看不出有什么问题，还以为是优良记录呢。 图53是我们塔北的高分辨率队的两张野外单炮记录，情况和大庆的几乎是相仿的，记录初至以前就见到存在着严重的高频干扰，记录中间也能找到高频抖动的干扰背景。而且一炮波形发胖，相邻一炮是瘦的，如果室内不做频谱调整，（例如两步法反褶积），那么静校正整个都是乱套的。 记录初至以前的高频干扰的强度已经可以达到200—500μV！射波（低频10Hz成分）振幅的二十分之一，但是它比100Hz高频成分的振幅相对强十多倍! 在这个意义上说，上一章所讨论的仪器改进已经没有什么实际价值。你花了很大的努刀记录下来的东西全部是没有用的噪音。 所以我把高频信号的死亡线分成三条：第一条是野外高频噪音，目前它是主要的。第二条是仪器的瞬时动态范围，它